(Фейнман) Лекции по гравитации (555367), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Трудности гипотетических теорий Лекция 2 81 80 Скорость частицы номер 6 при Зжзе мен., вычисленнак ллк различных значений положение частицы номер 133 Ошибка в положении частицы номер 133 Число значений скорости частицы номер б,лежаших в звланном интервале Конечнак скорость частицы номер 6 Рис. 2.2. теорией термодинамического равновесия.
Если для примера мы нарисуем скорость молекулы номер 6 в момент времени 1 = 30 мин. как функцию любой другой начальной переменной в системе, например, такой как начальное положение или скорость частицы номер 133, мы найдем экстремально сложную кривую с очень, очень тонкими деталями, которые должны усредняться к "равновесным" результатам, как только мы усредняем по начальной конечной неопределенности выбранной переменной в данной задаче. Пругими словами, распределение начальных значений в рассматриваемом диапазоне должно быть очень похоже на "равновесное" распределение (рис.
2.2). Физически удовлетворительное обсуждение термодинамики и статистической физики может быть достигнуто, если признать, что проблема состоит в том, чтобы определить условия в системе, в которой различные события происходят при очень различных скоростях. Только если эти скорости существенно различны, термодинамика может быть использована. Таким образом, термодинамика должна различить медленные и быстрые процессы.
Когда мы говорим о термодинамическом равновесии для нашей массы газа, мы не ждем беско- печное время, а ждем время достаточно продолжительное по сравнению с некоторым классом взаимодействий (например, молекулярных столкновений), который и производит тот тип равновесия, который мы рассматриваем. При изучении кислорода в металлическом кане, мы не ждем так долго, чтобы стенки кана могли бы окислиться или чтобы металл испарился бы в пространство, как в конце концов должно было бы произойти, так как он имеет конечное давление пара, также как мы не рассматриваем всех ядерных реакций, которые время от времени (в согласии с нашей теорией) имеют место для сталкивающихся молекул. Мы должны быть внимательны при интерпретации этих результатов наших теорий, когда они исследуются с полной математической строгостью.
У нас нет физической строгости, которая была бы достаточно хорошо определена. Если имеется что-либо слегка неправильное в нашем определении рассматриваемых теорий, тогда полная математическая строгость может трансформировать эти ошибки в нелепые выводы. Вопрос заключается в том, как в квантовой механике описать ту идею, что состояние вселенной в прошлом было каким-то особенным. Очевидный путь состоит в том, чтобы сказать, что волновая функция мира (если таковая существует) была определенной зло при 1 =— (возраст вселенной). Но это означает,что волновая функция зр в настоящее время говорит нам не только о нашем мире, но в равной степени и обо всех других возможных вселенных, которые могли эволюционировать из того же самого начала. Это парадокс кота на большом масштабе.
Эквивалентно представляется енаш мире плюс все другие мертвые коты, чья смерть была квантовой контролируемой случайностью. Из этого чнаш мире может быть получен чредукцней волнового пакета". Каков механизм этой редукции? Вы должны или предположить, что наблюдаемые создания делают что-либо, не описываемое квантовой механикой (т.е. уравнением Шредингера), или что все возможные миры, которые могли бы эволюционировать нз прошлого, являются одинаково "реальными", Это не значит сказать, что тот или иной выбор является "плохим", но значит только отметить, что я верю, что теперешняя квантовая механика подсказывае~ тот или иной выбор.
2.2. Трудности гипотетических теорий При построении новой теории мы должны побеспокоиться о том, чтобы добиться того, чтобы построенные теории были точными, дающими описание, из которого могут быть сделаны определенные заключения. Мы не хотим следовать моде, которая позволила бы нам 82 ю ог' ол: ие менять летали теории в любом месте, в котором мы найдем, что теория противоречит экспериментам или нашим начальным постулатам. Любая неясная теория, которая не является полным абсурдом, может быть поправлена более неясным разговором в каждом случае, в котором возникают несогласованности — и если мы начинаем верить в такой разговор более, чем в (экспериментальное) доказательство, мы будем находиться в плачевном состоянии. Нечто подобного рода происходит с вариантами единой теории поля.
Например, может быть, что одна ~а~ах теория говорила, что нмее*ся тензор .?„„,,который "ассоциируется" с электромагнитным тензором. Но что значит такое "ассоциирование" ? Если мы устанавливаем, что эти два объекта идентичны, то такал теория предсказывает неверные эффекты. Но если мы не уточнили, что значит "ассоциировано", мы не знаем, что сказано, И разговор о том, что такая "ассоциация" означает "предлагать" некоторое новое соотношение, приводит в никуда. Такие неверные предсказания приписываются неверным "предложениям" скорее, чем неверной теории, и люли сохраняют намерение добавлять новую часть некоторого антисимметричного тензора, которое могло бы как-нибудь устранить недостатки теории. Такой умозрительный разговор заслуживает доверия не больше, чем разговор исследователей чисел, которые ищут случайные соотношения между определенными величинами, которые должны были бы непрерывно модифицироваться в том случае, если бы значения этих величин измерялись все с большей и большей точностью сначала первоначально выбранных величин, а затем все более и более мелких долей этих величин для того, чтобы предлагаемые соотношения не отставали от все более и более малых неопределенностей в измеряемых величинах.
В этой связи я хотел бы рассказать анекдот, который был часть беседы, произошедшей после коктейля в Париже несколько лет т му назад. Это случилось в то время, когда все дамы таинственны образом исчезли, и я столкнулся лицом к лицу со знаменитым пр фессором, который торжественно сидел в кресле, окруженный своим студентами. Он спросил: "Скажите мне, профессор Фейнман, поч му Вы уверены в том, что фотон не имеет массы покоя?" Я ответи "Конечно, это зависит от массы; очевидно, что если эта масса беск печно мала, то этот эффект нигде не мог бы проявиться, и я не м бы опровергнуть его существование, но я был бы рад обсудить, чт эта масса не является равной определенной конечной величине. Н условие обсуждения состоит в том,что после того, как я дам арг менты о невозможности такого значения массы, должно быть прот правил менять значение массы".
Тогда профессор выбрал значен 22. Трудности гипотетических теорий 83 10 ~ массы электрона. Мой ответ состоял в том, что, если мы согласны с тем, что масса ф м = и+ ~~Ф длинами волн должны были бы путешествовать с различными скоростями. Тогда при наблюдении затменной двойной звезды, которая от нас достаточно удалена, мы должны были бы наблюдать затмение в голубом и красном лиапазоне в различное время. Поскольку ничего подобного не наблюдается, мы можем положить верхний предел на эту массу, который, если использовать числа, порядка 10 з массы электрона.
Мой ответ был переведен профессору. Тогда он захотел узнать, чтобы я сказал, если бы он сказал 10 'з массы электрона. Переводивший студент был смущен таким вопросом, я протестовап, что это против наших правил, но согласился попробовать снова. Если фотоны имеют малую массу, одинаковую для всех фотонов, большие относительные различия от повеления безмассовых фотонов ожидаются в тех случаях, когда длина волны больше. Так что из резкости известного отражения импульсов радара, мы можем положить верхний предел на массу фотона, который несколько лучше, чем предел, получаемый из аргумента двойной затменной звездной системы.
Оказывается, что эта масса должна бьггь меньше 10 ьз массы электрона. После этого, профессор снова захотел изменить значение массы и сделать ее равной 10 1з массы электрона. После этого вопроса все студенты забеспокоились, я запротестовал, поскольку он нарушает правила, делая эту массу все меньше и меньше, я не смог бы привести аргументы в некотором случае.
Тем не менее, я попытался снова. Я спросил его, согласен ли он с тем, что если фотон имеет малую массу, то из аргументов теории поля потенциал фотона зависит от расстояния как ехр1 — афпг)(г. Он согласился. Тогда Земля имеет статическое магнитное поле, которое, как известно, продолжается в пространство на некоторое расстояние (что известно из поведения космических лучей), на расстояние, по-крайней мере, равное нескольким Земным радиусам. Но это значит, что масса фотона должна быть величиной меньшей, чем та, которая соответствует длине распада порядка 8000 миль нли 10 ьэ массы электрона. В этом месте, к моему облегчению, беседа закончилась. Мы не должны поступать подобным образом при попытках построить теорию гравитации из извесшиыя полей, модифицируя величины взаимодействий или вводя новые постулаты в каждом месте, в котором мы обнаружим трудности; мы должны быть готовы выдвинуть определенные теории, использующие извесглиое поведении 2,4. Обмен двумя неитрнио 84 85 / Ъ Старый способ Новый способ Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
